場發射掃描電鏡FE-SEM成像影響因素非常多，檢測手段應與時俱進，該怎樣選擇一款成像優異的FE-SEM（場發射掃描電鏡），幾乎是每一個意向購買者需要糾結和權衡的問題。

      隨著工業製造的高度精細化
，其帶動了顯微分析技術在納米材料時代的極速發展，SEM行業乘此東風，對材料極致顯微結構的分辨能力進一步提升，以ZEISS 場發射掃描電鏡FE-SEM觀察SBA-15（介孔二氧化矽）為例，利用低電壓的高分辨觀察手段
，可直接分辨出SBA-15的孔道（圖1）和孔洞（圖2）結構，像這種具有介孔尺寸（2-50nm）且非導電的材料

，科研人員通常需要昂貴的TEM進行觀察，但場發射掃描電鏡FE-SEM憑借著高分辨性能的進化，正逐漸分流部分「隻有TEM才能觀察和分析」的材料過來。

圖1. SBA-15孔道                        圖2. SBA-15孔洞

　　看到這裏
，可能手機前的您會產生一絲疑惑，既然FE-SEM整個行業的成像能力已經非常牛了，那麼是不是每個廠家的FE-SEM，使用起來都一樣

，至少成像效果沒有什麼區別
？

誠然，場發射掃描電鏡FE-SEM行業各廠家目前正麵臨著一個共同問題——同質化
，下麵我們看一個例子：圖3展示了使用ZEISS FE-SEM和其他品牌FE-SEM觀察的石墨烯負載鈷的硫化物，從成像效果來看，兩者的區別很小，信噪比都比較理想
，圖像質量都很高。

　　這兩張圖片的對比

，一定程度上映襯了FE-SEM行業同質化的現況，即成像效果區別不大，但是
，我們需要弄清楚的是，這種同質化是有相應前提的，也就是說，在樣品對FE-SEM成像能力要求不高的時候
，例如材料產生的荷電不嚴重或者沒有荷電、放大倍率不高，各類FE-SEM的成像效果必然會比較接近。

　　而隨著納米材料科研的深入，對相應的納米表征技術提出了更高的要求，材料的觀察尺度越小
，  場發射掃描電鏡FE-SEM需要解析的微觀結構信息也就越多，儀器也就越複雜

，所以在此背景下，因製造精度和核心技術的差異，各廠家的FE-SEM成像效果會出現良莠不齊的現象。

 圖4.  Al₂O₃納米球
；30萬倍（相紙）

　　圖4顯示的是對Al₂O₃納米球的顯微成像對比，在觀察尺度縮小到幾十甚至幾納米的時候
，ZEISS FE-SEM在絕對的分辨能力展示出了其優勢
，而且還保證了極高的圖像信噪比。

那麼究竟是什麼原因導致了這種差別呢？

　　SEM是(shi)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)且(qie)複(fu)雜(za)的(de)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)
，在(zai)進(jin)行(xing)高(gao)倍(bei)率(lv)成(cheng)像(xiang)時(shi)，任(ren)何(he)一(yi)點(dian)微(wei)小(xiao)的(de)差(cha)別(bie)都(dou)有(you)可(ke)能(neng)對(dui)成(cheng)像(xiang)造(zao)成(cheng)不(bu)同(tong)影(ying)響(xiang)，例(li)如(ru)電(dian)子(zi)槍(qiang)的(de)浸(jin)沒(mei)式(shi)或(huo)非(fei)浸(jin)沒(mei)式(shi)
，係(xi)統(tong)光(guang)路(lu)是(shi)否(fou)采(cai)用(yong)了(le)單(dan)色(se)器(qi)（Unicolor mode）
，物(wu)鏡(jing)以(yi)及(ji)光(guang)闌(lan)種(zhong)類(lei)
，樣(yang)品(pin)台(tai)精(jing)度(du)和(he)漂(piao)移(yi)，低(di)電(dian)壓(ya)成(cheng)像(xiang)方(fang)式(shi)等(deng)等(deng)，廠(chang)家(jia)之(zhi)間(jian)的(de)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)理(li)念(nian)不(bu)盡(jin)一(yi)致(zhi)，對(dui)於(yu)大(da)部(bu)分(fen)材(cai)料(liao)
，在(zai)成(cheng)像(xiang)要(yao)求(qiu)不(bu)是(shi)特(te)別(bie)嚴(yan)苛(ke)的(de)時(shi)候(hou)，差(cha)別(bie)不(bu)是(shi)很(hen)明(ming)顯(xian)，但(dan)在(zai)觀(guan)察(cha)和(he)分(fen)析(xi)尺(chi)度(du)極(ji)小(xiao)的(de)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)
，或(huo)者(zhe)導(dao)電(dian)性(xing)極(ji)差(cha)，甚(shen)至(zhi)帶(dai)有(you)磁(ci)性(xing)的(de)材(cai)料(liao)時(shi)
，廠(chang)家(jia)之(zhi)間(jian)的(de)成(cheng)像(xiang)差(cha)距(ju)就(jiu)會(hui)顯(xian)現(xian)出(chu)來(lai)，這(zhe)個(ge)差(cha)距(ju)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)——弱信號的檢測效率。

　　低電壓技術的發展，使得  場發射掃描電鏡FE-SEM的(de)運(yun)用(yong)進(jin)入(ru)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)維(wei)度(du)，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)材(cai)料(liao)極(ji)表(biao)麵(mian)的(de)形(xing)貌(mao)信(xin)息(xi)

，也(ye)因(yin)此(ci)
，廠(chang)家(jia)會(hui)極(ji)力(li)宣(xuan)傳(chuan)此(ci)應(ying)用(yong)，同(tong)時(shi)我(wo)們(men)欣(xin)喜(xi)的(de)看(kan)到(dao)，近(jin)些(xie)年(nian)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)用(yong)戶(hu)開(kai)始(shi)從(cong)低(di)電(dian)壓(ya)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，獲(huo)得(de)了(le)之(zhi)前(qian)從(cong)未(wei)看(kan)到(dao)過(guo)的(de)現(xian)象(xiang)。

　　但我們也需要清楚地意識到，低電壓的運用是有很大挑戰的，首先電子束處於較低的能量，很容易受到磁場、噪音

、zhendongdeganrao，dianziguangxuexitongdesechayehuizengda
，zhefangmiangechangjiahuiyouxiangyingdejiejuefangshi
，buzaiguoduozhuishu，qici，dinengliangdianzishusuojifadexinhao，chanexiangduijiaoshao，duoweinenggoufanyingbiaomianjingxijiegouderuoxinhao

，erzhezhongqingkuangxia，tancexitongduixinhaodejieshouxiaolvxiandeyouweizhongyao。

圖6. Fe₃O₄粉末材料；20萬倍（右）

　　材料表麵組織形態越精細，弱信號的檢測靈敏度對FE-SEM的成像影響越大

，以圖6的Fe₃O₄磁性粉末為例，20萬倍的情況下還看不出來ZEISS與其他品牌之間有很大的區別，但將圖中微區進一步放大，很明顯ZEISS FE-SEM在噪點的控製上表現更好。

　　出現這種差別的原因在於，雖然兩者對弱信號的檢測效率不在同一水平
，但材料顆粒的尺度太小
，即使在20萬(wan)倍(bei)下(xia)，也(ye)無(wu)法(fa)看(kan)出(chu)來(lai)信(xin)號(hao)檢(jian)測(ce)效(xiao)率(lv)的(de)差(cha)別(bie)
，而(er)一(yi)旦(dan)將(jiang)個(ge)別(bie)微(wei)區(qu)放(fang)大(da)
，信(xin)噪(zao)比(bi)的(de)差(cha)異(yi)會(hui)立(li)刻(ke)被(bei)放(fang)大(da)
，對(dui)能(neng)夠(gou)反(fan)映(ying)材(cai)料(liao)極(ji)表(biao)麵(mian)精(jing)細(xi)組(zu)織(zhi)的(de)弱(ruo)信(xin)號(hao)的(de)檢(jian)測(ce)效(xiao)率(lv)不(bu)高(gao)，勢(shi)必(bi)會(hui)導(dao)致(zhi)圖(tu)像(xiang)亮(liang)度(du)下(xia)降(jiang)，圖(tu)像(xiang)受(shou)噪(zao)聲(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)增(zeng)大(da)
，影(ying)響(xiang)圖(tu)像(xiang)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)
，這(zhe)時(shi)，若(ruo)為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)足(zu)夠(gou)的(de)亮(liang)度(du)
，操(cao)作(zuo)者(zhe)需(xu)要(yao)人(ren)為(wei)調(tiao)節(jie)亮(liang)度(du)/對比度，將圖像的亮度進行“拔苗助長”，噪聲的影響會進一步增加。

　　  場發射掃描電鏡FE-SEM成像的影響因素非常多，相應的檢測手段也應當與時俱進，更多關於FE-SEM檢測方麵的知識，可與蔡司顯微鏡廠家聯係，本文由蔡司小編Pancy整理。